Кантор Ч., Шиммел П. «Биофизическая химия. Том 3» 1985 год
Автор: Кантор Ч., Шиммел П.
Год: 1985
В трехтомном издании, написанном учеными США, на самом современном уровне изложены основные представления о биологических макромолекулах и методах исследования их структуры и функций. В третьем томе приведены материалы по термодинамике и кинетике взаимодействия биополимеров друг с другом и с низкомолекулярными лигандами, основам ферментативного катализа, регуляции биологической активности биополимеров, конформационным превращениям нуклеиновых кислот и белков, а также по динамике мембранных структур. Книга написана ясно и четко, на очень высоком научном уровне.
Предназначена для биофизиков, биохимиков, молекулярных биологов, физиков, химиков, для преподавателей, аспирантов и студентов биологических специальностей.
ТОМ 3. ПОВЕДЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ МАКРОМОЛЕКУЛ
Глава 15. Взаимодействие макромолекул с лигандами в условиях равновесия
15.1. Важность взаимодействия макромолекул с лигандами
15.2. Равновесное связывание лигандов с макромолекулами
Макроскопические и микроскопические константы
15.3. Идентичные и независимые центры связывания
Расчет числа микроскопических форм
Расчет величины v
Простой вывод
График Скэтчарда
15.4. Несколько типов независимых центров связывания
Нелинейные графики Скэтчарда
Анализ графика Скэтчарда, состоящего из двух участков
15.5. Взаимодействие между центрами связывания
Некоторые общие соображения
Распространенность кооперативных взаимодействий
Статистические эффекты и энергия взаимодействия
Полуэмпирический подход: коэффициент Хилла
15.6. Связывание двух различных лигандов: уравнения, описывающие взаимное влияние лигандов на их связывание
Формальная математическая трактовка
Два лиганда и основное соотношение, описывающее их взаимозависимое связывание
Другое уравнение, описывающее взаимозависимое связывание лигандов
Дополнительное уравнение
15.7. Энергетические аспекты взаимозависимого связывания лигандов
Свободная энергия взаимодействия
Влияние энергии взаимодействия на распределение связанных лигандов
Величины свободной энергии взаимодействия, обнаруженные в биологических системах
15.8. Взаимодействие больших лигандов с кристаллоподобными структурами
Однородная кристаллическая решетка: статистические особенности
Расчет характеристик связывания лигандов
Нелинейные графики Скэтчарда как следствие статистических эффектов
Некоторые результаты, полученные на реальных системах
Решетки ограниченной длины и концевые эффекты
Взаимодействие между лигандами
Краткие выводы
Задачи
Литература
Глава 16. Кинетика взаимодействия лигандов с макромолекулами
16.1. Исследование кинетики биохимических процессов
16.2. Мономолекулярные реакции
Одностадийные реакции
Две последовательные реакции
Ряд последовательных реакций
16.3. Простые бимолекулярные реакции
16.4. Простой механизм Михаэлиса — Ментен
Решение уравнения скорости для частного случая
Условия применимости принципа стационарности
16.5. Многочисленные промежуточные формы фермента
16.6. Стационарная кинетика
Механизм реакции с одним субстратом, одним продуктом и одной промежуточной формой фермента
Определение стационарных параметров ферментативных реакций из экспериментальных данных
Более общее решение: соотношение Холдейна
Связь между константами Михаэлиса и константами равновесия
Уравнение стационарной скорости в случае механизма с несколькими промежуточными формами фермента
Нижние пределы для констант скорости
Число оборотов
Влияние рН на скорость ферментативных реакций
Интерпретация рН-зависимостей
Определение констант ионизации
Ограничения стационарной кинетики
16.7. Релаксационная спектрометрия
Термодинамические основы релаксации
Кинетика релаксации
Линеаризованные уравнения скорости для двухстадийного механизма ферментативных реакций
Упрошенное выражение для времен релаксации в случае двухстадийного механизма
Другой вывод уравнений для времен релаксации в случае двухстадийного механизма
Набор времен релаксации в случае механизма с п промежуточными формами фермента
Некоторые выводы из исследований кинетики быстрых реакций
16.8. Рибонуклеаза как пример ферментативной системы
Вывод об образовании промежуточных соединений в ходе катализа на основании кинетических исследований
Метод химической модификации
Влияние субтилизина на рибонуклеазу
Активные димеры рибонуклеазы
Четыре остатка гистидина, идентифицированные методом ЯМР
Структура рибонуклеазы по данным рентгеноструктурного анализа
Краткие выводы
Задачи
Литература
Глава 17. Регуляция биологической активности
17.1. Биологическая регуляция
Ингибирование по типу обратной связи
Метаболизм пиримидина и аспартат-карбамоилтрансфераза
Аллостерические белки
17.2. Некоторые особенности и свойства аллостерических ферментов
Сигмоидные кривые
Влияние аллостерического ингибитора
Влияние конкурентного ингибитора
17.3. Модель Моно — Уаймена — Шанжё (МУШ) для аллостерических ферментов
Четыре основных допущения
Гомотропные и гетеротропные взаимодействия
Алгебраическое описание модели МУШ
Свойства yF: влияние параметров L и c
Сравнение параметров R и yF
Влияние аллостерических активаторов и ингибиторов
17.4. Экспериментальная проверка модели МУШ
Объяснение некоторых данных по взаимодействию лигандов
Соотношение между конформационными изменениями и относительным насыщением
17.5. Альтернативные модели для аллостерических белков
Последовательная модель
Более общая схема
17.6. Гемоглобин
Кооперативное связывание кислорода
Анализ равновесия связывания кислорода: схема Эдера
Оценки микроскопических констант связывания кислорода
Концентрации промежуточных форм гемоглобина в процессе оксигенации
Константа Хилла и энергия взаимодействия гем—гем
Эффект Бора
Оценка значений рК для зависящих от кислорода процессов ионизации
Влияние органических фосфатов на кривую оксигенации
17.7. Взаимодействие двуокиси углерода с гемоглобином
17.8. Связь между структурой и механизмом функционирования гемоглобина
Краткие выводы
Задачи
Литература
Глава 18. Конфигурационная статистика полимерных цепей
18.1. Усреднение по конформациям
18.2. Определение параметров, зависящих от конформации
Расстояние между концами цепи и радиус инерции
Средние размеры цепи в невозмущенном состоянии
18.3. Свободно-сочлененная цепь
Аналогия между свободно-сочлененной цепью и траекторией диффундирующих молекул газа
Характеристическое отношение
Распределение расстояний между концами цепи
Два вида функции распределения
Гауссова функция распределения и реальные цепи
18.4. Цепь со свободным вращением
Вычисление
Поведение характеристического отношения
18.5. Реальные цепи и поворотно-изомерная модель
18.6. Вычисление внутрицепочечных расстояний в полипептидах
Вычисление
Система координат для каждой связи
Преобразование матриц
Произведение усредненных матриц преобразования
Суммирование произведения матриц
18.7. Нахождение матрицы преобразования координат
Преобразование между системами координат для виртуальных связей
Усреднение матрицы преобразования для глицина и L-аланина
18.8. Результаты конформационных расчетов параметров полипептидов
Диполь-дипольное взаимодействие между амидными группами
Различие между полимерами, состоящими из остатков глицина, L-аланина и L-пролина
Сравнение расчетных и экспериментальных данных
Сополимеры полипептидов
18.9. Статистический сегмент
Связь между статистическим сегментом и реальными связями
Размеры статистических сегментов для реальных цепей
18.10. Персистентная длина
18.11. Эффект исключенного объема и невозмущенное состояние
Качественное рассмотрение влияния эффекта исключенного объема на размеры цепи
Тета-растворители и тета-температура
Краткие выводы
Задачи
Литература
Глава 19. Основы гидродинамики полимерной цепи и размеры молекулы полимера
19.1. Гидродинамика полимерной цепи
19.2. Свободно-протекаемый клубок
Вращательное движение клубков в ламинарном потоке
Угловая скорость вращения полимерной молекулы в градиенте скорости
Характеристическая вязкость свободно-протекаемого клубка
Недостатки свободно-протекаемой модели
19.3. Характеристическая вязкость клубков, для которых условие свободного протекания не выполняется
19.4. Коэффициент трения и коэффициент седиментации
Коэффициент трения и характеристическая вязкость
Коэффициент Манделькерна — Флори — Шераги
19.5. Анализ конформации одноцепочечных полинуклеотидов
19.6. Конформация ДНК
19.7. Модель для случая жестких цепей: цепь Порода — Кратки
Модель Порода — Кратки
Связь между длиной и размерами червеобразной цепи
Приложение модели Порода — Кратки к ДНК
Краткие выводы
Задачи
Литература
Глава 20. Конформационное равновесие в полипептидах и белках: переход спираль — клубок
20.1. Конформационная стабильность и конформационные изменения
20.2. Переход спираль — клубок: ранние исследования
20.3. Молекулярный механизм перехода
20.4. Простое термодинамическое рассмотрение перехода
20.5. Использование статистических сумм для анализа конформационного равновесия простых линейных цепей
Статистические веса
Правила построения статистической суммы
20.6. Модель типа «застежка-молния» для перехода спираль — клубок
Выбор статистических весов
Построение и расчет статистической суммы
Степень спиральности и вероятности
20.7. Матричный метод нахождения статистической суммы
Нахождение матрицы стат